Closure的思考

什么是Closure？

在我的这篇博客中谈到了代理的行为不是我期望的结果的疑问。经过学习理解发现是有关Closure的知识，Closure是在函数式编程比如F#，Haskell等中的一个重要的概念。Clousre是指外部变量被绑定在函数内部。这样理解起来可能比较抽象，用C#示例代码说起来可能比较容易理解，在C#中涉及到Closure的主要是匿名代理和lambda表达式等。首先看一个示例：

using System;              
              
namespace Test              
{               
    class Program              
    {               
        static Action GetPrinter()              
        {               
            int i = 0;              
            Action action = () => Console.WriteLine(i);              
            return action;              
        }               
              
        static void Main(string[] args)              
        {               
            Action action = GetPrinter();              
            action();               
        }               
    }               
}

上面的例子可以看出，在Main函数中可以通过action这个代理来访问到GetPrinter函数中的变量i的值，不但如此，任何对变量i值的改变都能影响到action这个代理。这在普通函数中是不可能达到的，因为函数之间是不能互相访问内部的。因此，在这篇博客中提到的问题也就容易理解了，问题就出在这段代码中：

//Loops all the objects and creates operations.              
foreach (var myObject in myObjects)              
{               
    //Instantiates an operation that printing my object's name.              
    Action action = () => { Console.WriteLine(myObject.Name); };              
    operators.Add(new Operation(action));              
}

对于每一次循环而言，可以正确的生成一个Action，这个Action引用到了当前的循环变量myObject，然后当循环变量被替换到下个myObject时，已生成的Action也都指向了当前的myObject。以此类推，到最后所有的Action引用的都是最后一个myObject，也就造成了文中所述的结果。或许你认为这是Closure的一个缺点，或者是一个特有的功能。不管如何，Closure的行为就是这样，了解了它的行为我们便可在今后的开发中避免一些不必要的错误。

那么有个疑问是，编译器是如何构造Closure的呢？

对于Closure，C#编译器会为其构造出一个类来，类中的某个函数即为用户定义的代理（比如本文中的Action action），而此代理所引用的的变量（专指来自于所定义代理的环境中的变量，比如本文中的 int i）则变成编译器所构造出来的类的某一个成员。也就是通过这样的行为，编译器成功的实现了Closure。对于本文中的例子，编译器为其自动生成的的类可以这样描述：

class ActionClosure          
{           
    public int i = 0;          
    public void action()          
    {           
        Console.WriteLine(i);           
    }           
}

当然了，类的名字不是上面所描述的，而是编译器给的一个特殊的名字以防止和用户定义的类命名冲突。此处用这个名字只是为了看起来更清晰。 任何对原有i值的改变都会影响到ActionClosure.i的值。

例如下面的代码：

            int i = 0;
            Action action = () => Console.WriteLine(i); 
            i = 1;

会导致ActionClosure发生如下代码所示的行为：

            ActionClosure closure = …

            closure.i = 0;

            closure.i = 1;            

本文参考了这篇很不错的文章：http://diditwith.net/2007/02/09/WhatsInAClosure.aspx，本文所引用的内容版权归原作者所有。